Skomplikowane przemiany w synapsie pozwalają na przenoszenie sygnału pomiędzy komórkami. Mechanizm przewodnictwa synaptycznego pozwala nie tylko na działanie układu nerwowego jako sieci informacyjnej i sterującej całym organizmem, ale również na zaistnienie skomplikowanych mechanizmów myślenia, zapamiętywania, rozwoju świadomości, inteligencji i emocji.

Przewodzenie impulsów nerwowych

Synapsa to miejsce, w którym zbliżają się do siebie dwie komórki i w którym zachodzi przekazywanie impulsu wyzwolonego w jednej z nich do drugiej.

Przemieszczanie się impulsów w komórce nerwowej (neuronie) jest podstawowym sposobem przenoszenia informacji w organizmie. Komórka taka zbudowana jest z ciała komórkowego, najczęściej kilku krótkich wypustek zwanych dendrytami oraz jednej długiej wypustki nazywanej neurytem lub aksonem. Niektóre wypustki (neuryty) w organizmie człowieka mogą osiągać długość nawet kilku metrów. Prawidłowa komunikacja między neuronami zapewnia właściwą regulację pracy organizmu i umożliwia rozwój funkcji wyższych.

Przewodzenie impulsów wzdłuż komórki nerwowej (jak po przewodzie elektrycznym) zachodzi w oparciu o depolaryzację błony komórkowej. W stanie normalnym (niepobudzonym) między wewnętrzną a zewnętrzną powierzchnią błony istnieje potencjał elektryczny, wynikający (w dużym uproszczeniu) z faktu, że specjalne jej elementy przenoszą jony sodowe na zewnątrz, a potasowe do wewnątrz komórki. Pobudzenie powoduje przepływ jonów przez błonę komórkową w obu kierunkach, co wywołuje chwilowy zanik potencjału. Fala depolaryzacji rozchodzi się po całej powierzchni komórki, m.in. wzdłuż długiego aksonu. Przeniesienie impulsu do kolejnej komórki odbywa się w miejscu zwanym synapsą.

Synapsa – rodzaje i budowa

Podstawowe typy synaps to synapsy elektryczne, w których „przeskok” impulsu z jednej komórki do drugiej następuje bezpośrednio, oraz chemiczne, gdzie komunikacja między stroną wysyłającą a przyjmującą impuls odbywa się za pośrednictwem substancji chemicznych.

Synapsa elektryczna to miejsce, gdzie wypustki dwóch komórek zbliżają się do siebie na odległość nieprzekraczającą najczęściej 2 nm (nanometrów). Tak mała odległość sprawia, że depolaryzacja błony komórkowej jednej komórki i połączony z nią ruch jonów wpływają bezpośrednio na powierzchnię drugiej komórki i wyzwalają na niej nową falę rozchodzącą się dalej. Tego typu synapsy znajdują się w komórkach siatkówki oka, mięśniach, sercu oraz w niektórych okolicach mózgu.

Synapsa chemiczna ma inną budowę. Odległość między komórkami jest zwykle kilkukrotnie większa, osiąga nawet 20 nm, w związku z czym bezpośrednie oddziaływanie elektryczne obu powierzchni nie jest możliwe. W synapsie chemicznej rozróżnia się część presynaptyczną (wysyłającą impuls i należącą do jednej komórki), szczelinę synaptyczną (przestrzeń pomiędzy komórkami) i część postsynaptyczną (odpowiednią wypustkę komórki „odbiorczej”).

W części presynaptycznej komórki „nadawcy” zgromadzone są w niewielkich pęcherzykach substancje chemiczne zwane neurotransmiterami albo mediatorami synaptycznymi. Kiedy do tej okolicy dotrze fala depolaryzacji, pęcherzyki uwalniają substancję przekaźnikową do szczeliny synaptycznej. Po krótkim czasie dociera ona do błony postsynaptycznej i łączy się z odpowiednimi, przeznaczonymi dla niej, receptorami. Reakcja ta powoduje powstanie impulsu elektrycznego w komórce odbierającej i umożliwia przeniesienie go dalej, wzdłuż wszystkich wypustek.

Przechodzenie impulsu przez synapsy elektryczne jest o wiele (nawet kilkaset razy) szybsze niż w przypadku synaps chemicznych, a „komunikacja” może zachodzić w obu kierunkach. Jednak fala, przechodząc coraz dalej, ulega osłabieniu. Synapsy chemiczne są „jednokierunkowe” i wolniejsze, mają natomiast zdolność wzmacniania sygnału (co ma wielkie znaczenie przy przenoszeniu informacji na duże odległości).

Synapsy – neurotransmitery i przewodzenie

W synapsach organizmu ludzkiego znaleziono dotychczas kilkadziesiąt substancji, które w określony sposób pośredniczą w przewodzeniu impulsów. Najczęściej spotykane to:

• adrenalina,

• noradrenalina,

• acetylocholina,

• serotonina,

• dopamina,

• histamina.

Działanie neurotransmiterów może być zmieniane przez wiele czynników, takich jak zaburzenia elektrolitowe (np. zmiana stężenia lub stosunku ilości jonów sodowych do potasowych), odwodnienie, wpływ różnych związków chemicznych dostarczanych do organizmu z zewnątrz. Mogą to być substancje dostarczane w pożywieniu, ale również np. nikotyna z dymu papierosowego albo niektóre narkotyki.

Współczesna farmakoterapia wykorzystuje mechanizm przewodzenia synaptycznego do regulacji wielu procesów zachodzących w organizmie. Leki mogą wybiórczo wpływać na pracę określonego typu synaps i zwiększać lub zmniejszać przewodnictwo. Pozwala to na leczenie w selektywny i skuteczny sposób wielu chorób o podłożu somatycznym i nerwowym.